Tendencias genéticas y fenotípicas para producción de leche de ganado Holstein en dos modalidades de control de producción

Estimation of milk production genetic and phenotypic trends in Holstein cattle in Mexico

Hugo O. Toledo Alvarado^a, Felipe de Jesús Ruiz López^b, Carlos G. Vázquez Peláez^a, José M. Berruecos Villalobos^a, Mauricio A. Elzo^c

^a Departamento de Genética y Bioestadística, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Nacional Autónoma de México. Av. Universidad 3000, Copilco el Alto 04510. México DF. h.toledo.a@gmail.com. Correspondencia al primer autor.

^b Centro Nacional de Investigación en Fisiología y Mejoramiento Animal. INIFAP-1AGARPA. Ajuchitlán Querétaro. México.

^c Department of Animal Sciences, University of Florida. Gainesville, FO, U1A.

Recibido el 29 de noviembre de 2012.
Aceptado el 10 de junio de 2013.

RESUMEN

Se utilizaron registros de producción de leche ajustada a 305 días, equivalente edad adulta y dos ordeñas de la primera lactancia, del Programa Nacional de Mejoramiento Genético en México PNMG (n= 163,885), que incluye a la Asociación Holstein de México (AHM) (n= 43,668) y al Banco Nacional de Información Lechera (BNIL) (n= 120,217). El objetivo del estudio fue el análisis de las tendencias genéticas de poblaciones Holstein en México. Se utilizó el método del Mejor Predictor Lineal Insesgado para predecir los valores genéticos (VG) de los animales con un modelo animal usando el programa ASREML, el modelo incluyó el grupo hato-año-estación de parto como efecto fijo, y animal y residuo como aleatorios. Se estimaron los promedios de los VG de los sementales ponderados por el número de hijas y no ponderados del PNMG, AHM y BNIL. Así como los promedios ponderados de los VG de los sementales del PNMG de acuerdo a su país de origen (EUA, Canadá, México y Otros). También se estimaron los promedios de VG y valores fenotípicos (VF) para las vacas en producción. Los VG y VF promedios de las vacas del PNMG, AHM y BNIL aumentaron entre el 2007 y el 2011. Ganaderos de la AHM escogieron sementales con mayores VG que los del BNIL. Sin embargo, ganaderos del BNIL utilizaron sementales con altos VG más frecuentemente. Los sementales extranjeros tuvieron VG superiores a los nacionales y fueron más utilizados por los ganaderos.

PALABRAS CLAVE: Tendencias genéticas, Tendencias fenotípicas, Holstein, Producción leche.

ABSTRACT

Records of milk production adjusted to 305 d, adult equivalent of the first lactation and two milking were used. Those come from the National Breeding in Mexico PNMG (n= 163.885), which includes records of the Holstein Association of Mexico (AHM) (n= 43.668) and National Bank of Dairy Information (BNIL) (n= 120.217). Best Linear Unbiased Predictor method was used to predict breeding values (VG) of animals. ASREML software was used with an animal model that included herd-year group-season as fixed effect and animal and residue as random effects. Averages of VG per sire were estimated weighted by the number of daughters and unweighted for PNMG, AHM and BNIL. Also, we estimated the weighted average of the sires VG of the PNMG according to their country of origin (USA, Canada, Other, Mexico). We also estimated the average of VG and phenotypic values (VF) for dairy cows. The average of VF and VG for cows PNMG, AHM and BNIL increased between 2007 and 2011. Breeders of the AHM chose sires with greater VG than the BNIL. However, breeders of BNIL used sires with high VG used more frequently. The VG for foreign sires were higher than national sires and were more commonly used by farmers.

KEY WORDS: Genetic trends, Phenotypic trends, Holstein, Production.

Los sistemas especializados producen más del 50 % de la leche en México, siendo la raza Holstein la más usada⁽¹⁾. Las evaluaciones así como los estudios genéticos que se han realizado para Holstein en México han sido escasos y solamente tomaron en cuenta a los animales registrados ante la Asociación Holstein de México (AHM)⁽²⁾. Por lo tanto, se desconoce el progreso genético que han tenido hatos Holstein fuera de la asociación, pero que contribuyen en gran medida a la producción nacional, como es el caso del Banco Nacional de Información Lechera (BNIL) que actualmente se encuentra dentro del Programa Nacional de Mejoramiento Genético (PNMG) que incluye a la AHM y al BNIL. Por lo que es importante evaluar los cambios en los valores genéticos de los padres de las vacas Holstein y su utilización en la población a través del tiempo. La base de datos de leche del PNMG presenta una excelente oportunidad para evaluar tendencias genéticas y fenotípicas de vacas y de toros durante los últimos cinco años⁽³⁾. Por ello, los objetivos de este trabajo fueron: a) analizar las tendencias genéticas y fenotípicas para la producción de leche en la primera lactancia ajustada a 305 días del ganado registrado en el PNMG que incluyen datos de la AHM y del BNIL. b) analizar las tendencias genéticas ponderadas y no ponderadas de los sementales de la AHM, del BNIL, y del PNMG (AHM y BNIL juntas), con el fin de determinar la relación entre sus valores genéticos predichos y su utilización como padres en cada población y c) analizar las tendencias genéticas de los sementales ponderadas por el número de hijas en el PNMG de acuerdo a su país de origen.

Animales y datos

1e utilizaron los registros del PNMG en México, que incluye los registros de la AHM y del BNIL, el cual consiste en datos obtenidos por ganaderos no registrados ante la asociación Holstein. En total se usaron 163,885 registros del PNMG de vacas en su primera lactancia, hijas de 1,694 toros. Para la AHM se contabilizó un total de 43,668 vacas hijas de 767 toros, mientras que el BNIL tuvo 120,217 vacas hijas de 1,528 toros. Los años usados en el presente trabajo fueron de 2007 a 2011, ya que en este periodo es donde se encuentra información del BNIL.

Edición de la información

Se utilizaron registros de primera lactancia con información de producción de leche ajustada a 305 días, equivalente edad adulta y dos ordeñas. Se eliminaron registros de vacas con menos de 18 meses de edad al primer parto, animales con razas diferentes a la Holstein o con progenitores de raza diferente a Holstein, registros con producciones menores a 1,500 kg de leche (por considerarse que no se registró una lactancia completa), y registros de animales con menos de 90 días en lactación para asegurar al menos tres pesajes. El pedigrí final contó con 350,860 animales.

Las bases editadas de datos y el archivo de pedigrí se generaron con un programa en lenguaje C#⁴ y el Sistema de análisis estadístico (SAS)⁽⁵⁾.

Clima, nutrición y manejo

Los datos provienen de 22 estados de la República Mexicana: Aguascalientes, Baja California, Chiapas, Chihuahua, Coahuila, Durango, Estado de México, Guanajuato, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, Michoacán, Morelos, Nayarit, Oaxaca, Puebla, Querétaro, San Luis Potosí, Sinaloa, Tlaxcala, Veracruz y Zacatecas⁽⁶⁾. Hubo cinco tipos de climas en estos estados. Dos estados tuvieron clima seco desértico, 6 clima seco estepario, 4 cálido húmedo, 2 cálido semi-humedo y 8 templado semi-humedo. El clima seco desértico presenta temperaturas entre 0 y 40°C, precipitaciones pluviales (PP) inferiores a los 400 mm por año en el verano. El clima seco estepario presenta temperaturas entre 8 y 28 °C, y PP < 750 mm en verano. El clima cálido húmedo y el semi-humedo tienen temperaturas entre 18 a 21 °C, con PP de 750 a 1500 mm (en el semi-humedo sólo se presentan en verano). El clima templado semi-humedo presenta temperaturas de 12 a 18 °C y PP de 600 a 1,500 mm en verano⁽⁷⁾.

Se creó un efecto de grupo contemporáneo combinando los factores hato-año-estación de parto. Se definieron dos estaciones de parto: estación 1 de diciembre a mayo y estación 2 de junio a noviembre de acuerdo a la época de lluvias.

La alimentación y manejo fueron muy variados. La alimentación se basó en corte y acarreo, uso de silo, heno y concentrados con suplementación de minerales, además se aprovecharon productos locales de residuos de cultivos y sub-productos industriales. Los principales forrajes usados fueron maíz (Zea mays), avena (Avena sativa), alfalfa (Medicago sativa), sorgo forrajero (Sorghum vulgare), raygrass (Lolium spp.), trébol blanco (Trifolium repens), pasto Kikuyu (Pennisetum clandestinum) y pastos nativos⁽⁸⁾.

Estimación de valores genéticos

Se predijeron los valores genéticos de los animales a través del método del Mejor Predictor Lineal Insesgado utilizando varianzas genéticas y ambientales para producción de leche al primer parto estimadas por Toledo et aX³⁾. Los cómputos se realizaron con el programa ASREML^(9,10). El modelo incluyó grupo contemporáneo (hato-año-estación de parto) como efecto fijo, y animal y residuo como efectos aleatorios. En forma matricial, el modelo mixto fue⁽¹¹⁾:

Donde: y= vector de observaciones de producción de leche estandarizada de la primera lactancia de las vacas; b= vector de hato-año-estación; u= vector de los efectos aleatorios genéticos aditivos animales; e= vector de efectos aleatorios residuales; X= matriz de incidencia que relaciona los registros con los elementos de b; Z= matriz de incidencia que relaciona los registros con los elementos de u; G=Aσ_a², donde A= es la matriz de relaciones aditivas y σ_a²= varianza aditiva; y R= lσ_e² donde I es una matriz de identidad y σ_e²= varianza residual. Las varianzas fueron estimadas en un estudio previo (Toledo et al⁽⁵⁾ 2xxx).

Estimación de promedios de valores genéticos

Se estimaron promedios de valores genéticos (VG) de vacas por año de parto desde el 2007 al 2011. Para los sementales se estimaron promedios ponderados y no ponderados de VG, estos promedios son de padres de hembras paridas en los años de estudio. Por lo que el valor genético del semental es de un animal que se usó al menos tres años antes del primer parto de su hija. Los VG ponderados se calcularon utilizando la siguiente expresión de una media ponderada:

Donde _ij= promedio genético ponderado del semental j en el año i, VG_j = es el VG del j-ésimo semental y N_ij= es número de hijas del toro j en el año i. En el caso de las madres de las vacas no se calcularon promedios (ponderados o no ponderados) debido al bajo porcentaje de madres de vacas identificadas en el BNIL (1 %).

Los promedios de VG ponderados se estimaron de acuerdo al país de procedencia del semental para el PNMG, clasificándolos en cuatro categorías: Canadá, Estados Unidos de América (EUA), México, y Otros (Alemania, Australia, Austria, España, Francia, Gran Bretaña, Holanda, Italia, Nueva Zelandia, Republica Checa, y Suecia).

Estimación de promedios de valores fenotípicos

El valor fenotípico (VF) de las vacas se estimó como:

Dondees el valor del registro fenotípico de la primera lactancia de la vaca i, û_i es el valor genético aditivo de la vaca i, y ê_i = es el valor del residuo de la primera lactancia de la vaca i. El error se estimó como:

Donde ê_i es el valor del residuo de la primera lactancia de la vaca i; y_i= es la producción estandarizada a 305 días y a edad adulta de la primera lactancia de la vaca i; y = es la estimación del grupo contemporáneo i. Con estos valores se estimaron los promedios anuales de los valores fenotípicos.

Descripción de datos

En el Cuadro 1 se presentan los estadísticos descriptivos generales de los valores genéticos aditivos y fenotípicos de las vacas, y de los VG de los sementales para producción de leche en la primera lactancia en la población completa (PNMG) y en las dos subpoblaciones (AHM y BNIL).

Tendencias genéticas

Los promedios de los VG de producción de leche a primer parto de las vacas en las poblaciones PNMG, AHM, y BNIL se presentan en la Figura 1. En el año 2007 no se graficaron los VG del BNIL, debido a que en ese año no se tuvo un muestreo representativo de esta población al ser muy pocos datos, ya que era el primer año de participación del BNIL en el PNM G, los registros eran de animales seleccionados dentro de las explotaciones y no de todos los animales. A partir del año 2008, se observó un comportamiento similar al de la AHM y del PNMG. Los valores genéticos de las vacas para producción de leche aumentaron entre 2008 y el 2011, lo cual implica que los ganaderos incrementaron gradualmente la utilización de vacas y toros con mejor calidad genética en sus hatos durante estos años. La AHM mostró VG mayores al BNIL, excepto en el año 2011 donde tuvieron valores promedio de VG similares. Los promedios de VG para el PNMG fueron similares a los del BNIL debido al mayor número de vacas del BNIL que forman parte del PNMG con respecto a las de la AHM.

Las tendencias de los VG para producción de leche a 305 días por año para las vacas y los sementales (medias ponderadas y no ponderadas) en la AHM se muestran en la Figura 2. Los VG no ponderados de los toros aumentaron entre el año 2007 y el 2011, sugiriendo que los ganaderos de la AHM utilizaron gradualmente toros de mejor calidad genética en promedio. Por otra parte, los VG ponderados de los sementales aumentaron hasta el año 2010 y solamente hubo un leve decremento en el 2011. Esto implica que los ganaderos de la AHM utilizaron aquellos toros de mejor calidad genética más frecuentemente durante estos años. Debido a este uso preferencial de toros desde el 2007 al 2011 es que los promedios de VG de las vacas, aunque inferiores, tuvieron esencialmente el mismo patrón a los promedios ponderados de sus padres.

Los promedios anuales de los VG de producción de leche a los 305 días de las vacas y de los sementales (medias ponderadas y no ponderadas) del BNIL se pueden ver en la Figura 3. Los valores de VG de las vacas y de los toros del año 2007 no se mostraron debido a que la muestra de animales del BNIL no fue representativa de esta población. Se observó un ligero decremento de los VG no ponderados de los sementales desde el año 2008 al 2011; sin embargo, los promedios de VG ponderados de los sementales fueron muy similares a través de estos años. Esto sugiere que aunque los ganaderos del BNIL adquirieron material genético de sementales de calidad genética decreciente durante estos años, ellos utilizaron toros de calidad genética superior con mayor frecuencia. Este patrón de utilización de sementales también permitió un aumento quasilineal del promedio de VG de sus hijas entre el año 2008 y el 2011.

Los promedios anuales de VG de producción de leche a 305 días de vacas y sementales (medias ponderadas y no ponderadas) para el PNMG están en la Figura 4. Los VG no ponderados de los sementales aumentaron entre el 2007 y el 2011. Por otra parte, los VG ponderados de los sementales aumentaron hasta el 2010 y disminuyeron levemente en el 2011, siguiendo una trayectoria cuadrática. Finalmente las vacas tuvieron un incremento casi lineal durante este tiempo. Estos patrones de cambios de los promedios de VG en el PNMG fueron similares con los de la población AHM que los de la población BNIL, especialmente los promedios de las vacas y los ponderados de los toros.

Los promedios no ponderados de los VG de los sementales por año de parto en el PNMG, la AHM, y el BNIL (Figura 5) muestran claramente que, excepto por el año 2007 (muestreo no representativo en el BNIL), el valor genético promedio de los toros en la AHM fue superior al de los toros en el PNMG y el BNIL, similar a lo que se presentó para los valores genéticos de las vacas. Sin embargo, lo opuesto ocurrió con los promedios ponderados de toros (Figura 6): los del BNIL fueron superiores a aquéllos de la AHM y del PNMG. Esto sugiere que los ganaderos pertenecientes al BNIL a pesar de escoger toros con valores genéticos variados, usan con mayor frecuencia los de los valores más altos; no obstante, los ganaderos de la AHM seleccionan toros con valores genéticos altos de forma homogénea, lo que permite que los promedios de valores genéticos tanto de sementales como vacas tengan valores genéticos superiores a los del BNIL. Las tendencias genéticas de las medias no ponderadas de los sementales y de las vacas para producción de leche en este trabajo concuerdan con otros estudios realizados en México que han reportado que los VG promedio de los sementales y de las vacas en producción en hatos en México incrementó durante el periodo de estos estudios^(2,12-15). Esto se debe probablemente a un efecto combinado de inmigración de material genético (principalmente semen de EUA) y de selección de padres en los programas de mejoramiento genético en México.

Las tendencias genéticas de producción de leche a 305 días por año de parto para los sementales del PNMG de acuerdo a su país de origen se presentan en la Figura 7. Estos promedios ponderados reflejan el grado de utilización de los sementales de las categorías de países definidas aquí. Las medias ponderadas de los VG fueron más altas para los sementales de EUA que para el resto de los países. Estas aumentaron hasta el año 2010 y decrecieron levemente en el año 2011. Este comportamiento fue similar al observado para los promedios de VG ponderados del PNMG que incluyeron VG de los sementales de todos los países (Figura 6). Esto probablemente se debió a que los sementales de EUA representaron el 70 % del total de sementales usados en el PNMG. La categoría Otros (Alemania, Australia, Austria, España, Francia, Gran Bretaña, Holanda, Italia, Nueva Zelandia, Republica Checa, y Suecia) tuvo promedios ponderados de VG inferiores a los de EUA, pero superiores a los de Canadá y de México. Los países incluidos en la categoría Otros representaron el 13 % del total. Los promedios ponderados de Otros se incrementaron hasta el año 2009 y después disminuyeron en los años 2010 y 2011 sugiriendo una disminución en el uso de los sementales con altos VG. Los sementales de Canadá constituyeron el 9 % del total. Los promedios ponderados de VG de los sementales de Canadá fueron inferiores a los de EUA y Otros, pero superiores a los de México. Estos promedios ponderados de sementales canadienses tendieron a incrementar linealmente hasta el año 2010 y en el año 2011 disminuyeron ligeramente. Esto indica un uso continuo de sementales canadienses con altos VG. Por último los valores genéticos de los sementales mexicanos aumentaron hasta el año 2009 y disminuyeron en el año 2010 y 2011. Los VG de los sementales mexicanos fueron inferiores a los de EUA, Canadá y Otros y representaron el 8 % del total. Los valores superiores de VG probablemente se debieron a que los países como EUA, Canadá y Otros tienen mayor tiempo de selección y poblaciones con registros de producción de leche en ganado Holstein de mayor tamaño. Estos resultados concordaron con una comparación entre valores genéticos de sementales de EUA, Canadá y México⁽¹⁵⁾ utilizando un número menor de registros provenientes de 48 hatos. McDowell et al⁽¹⁵⁾ encontraron un mayor VG para los sementales de EUA seguidos por los de Canadá, y después por los sementales mexicanos. Valencia et al⁽¹³⁾ también hallaron que los sementales extranjeros tuvieron VG superiores en promedio a los sementales mexicanos.

Tendencias fenotípicas

Los promedios anuales de los VF de las vacas de producción de leche ajustada de la primera lactancia en el PNMG, la AHM, y el BNIL tuvieron un comportamiento similar a los promedios de los VG (Figura 1) de estas poblaciones. Excepto que los promedios de los VF fueron el doble de los VG de las vacas. Los promedios genéticos y fenotípicos de las vacas de la AHM (ignorando el 2007 debido a la falta de representatividad de la muestra del BNIL) fueron superiores a los del BNIL en los años 2008, 2009, y 2010, y prácticamente iguales en el 2011. Esto indica que la calidad promedio de las madres de las vacas en el BNIL fue aparentemente menor al de las vacas de la AHM. También, Rosales y Tewolde⁽²⁾ estimaron tendencias genéticas y fenotípicas positivas no ponderadas para vacas y sementales en hatos mexicanos (menor número de hatos y de registros que en este estudio) entre los años 1977 y 1983.

El incremento de utilización de sementales con altos valores genéticos por parte de los ganaderos durante los años del estudio ha sido constante. El mayor uso que se le ha dado a los sementales con valores genéticos superiores ha permitido el incremento de los valores genéticos y fenotípicos de las vacas en producción en México. Los sementales extranjeros tuvieron VG superiores a los nacionales y fueron más utilizados por los ganaderos durante los años analizados en este trabajo. Si los ganaderos continúan importando cantidades de semen importantes de EUA y otros países, las tendencias genéticas para producción de leche en México continuaran siendo influenciadas tanto por importación de material genético como de selección interna de sementales y de vacas.

AGRADECIMIENTOS

Se agradece al Consejo Nacional de los Recursos Genéticos Pecuarios y a la Asociación Holstein de México, por el apoyo en la realización de este proyecto al facilitar las bases de datos. Así como al CONACyT por otorgar una beca de maestría al primer autor para realizar este estudio.

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